Un enfoque híbrido para el problema de carga de contenedores para mejorar la representación de la estabilidad dinámica
Autores: Montes-Franco, Ana María; Martinez-Franco, Juan Camilo; Tabares, Alejandra; Álvarez-Martínez, David
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un enfoque híbrido para el problema de carga de contenedores para mejorar la representación de la estabilidad dinámica
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Problema de carga de contenedores
Patrones de embalaje
Indicadores de estabilidad dinámica
Modelo mecánico
Algoritmo GRASP reactivo
Daño de carga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En el problema de carga de contenedores (CLP), la construcción de patrones de embalaje está impulsada por la maximización del volumen ocupado, y comprende varias restricciones como la factibilidad de carga, equilibrio de peso, estabilidad de la carga, seguridad operativa, manipulación de materiales y la prevención de daños a la carga durante el envío en contenedores. Trabajos anteriores introdujeron indicadores de estabilidad dinámica utilizando enfoques de simulación o estadísticos. Sin embargo, esto aumenta exponencialmente la carga computacional en primer lugar y representa incorrectamente los aspectos mecánicos cinéticos esenciales en segundo lugar. Este documento presenta un esquema híbrido para resolver el CLP mediante la incorporación de un modelo mecánico en un algoritmo GRASP reactivo, lo que conlleva dos novedades principales; a saber, la sustitución del motor de simulación física para encontrar la estabilidad dinámica de los patrones de embalaje, y una estructura modificada de la metaheurística, garantizando una estabilidad mínima especificada al tiempo que se logran patrones de embalaje eficientes. El modelo mecánico analiza dinámicamente las fuerzas y aceleraciones que actúan sobre la carga para predecir la pérdida de soporte, el vuelco o las variaciones críticas de velocidad que podrían dañarla. Al mismo tiempo, el algoritmo GRASP reactivo considera los indicadores de estabilidad dinámica en los pasos de mejora. Los indicadores de estabilidad se obtienen del modelo mecánico, lo que permite al usuario conocer el porcentaje de cajas dañadas en un patrón de embalaje. La efectividad del enfoque propuesto se prueba utilizando un conjunto de instancias de referencia clásicas, obteniendo soluciones adecuadamente precisas en un corto tiempo computacional. El esquema resultante integra condiciones de problemas del mundo real y logra soluciones de estabilidad dinámica a un costo computacional aceptable; está programado en C++ en lugar de depender de herramientas de simulación propietarias.
Descripción
En el problema de carga de contenedores (CLP), la construcción de patrones de embalaje está impulsada por la maximización del volumen ocupado, y comprende varias restricciones como la factibilidad de carga, equilibrio de peso, estabilidad de la carga, seguridad operativa, manipulación de materiales y la prevención de daños a la carga durante el envío en contenedores. Trabajos anteriores introdujeron indicadores de estabilidad dinámica utilizando enfoques de simulación o estadísticos. Sin embargo, esto aumenta exponencialmente la carga computacional en primer lugar y representa incorrectamente los aspectos mecánicos cinéticos esenciales en segundo lugar. Este documento presenta un esquema híbrido para resolver el CLP mediante la incorporación de un modelo mecánico en un algoritmo GRASP reactivo, lo que conlleva dos novedades principales; a saber, la sustitución del motor de simulación física para encontrar la estabilidad dinámica de los patrones de embalaje, y una estructura modificada de la metaheurística, garantizando una estabilidad mínima especificada al tiempo que se logran patrones de embalaje eficientes. El modelo mecánico analiza dinámicamente las fuerzas y aceleraciones que actúan sobre la carga para predecir la pérdida de soporte, el vuelco o las variaciones críticas de velocidad que podrían dañarla. Al mismo tiempo, el algoritmo GRASP reactivo considera los indicadores de estabilidad dinámica en los pasos de mejora. Los indicadores de estabilidad se obtienen del modelo mecánico, lo que permite al usuario conocer el porcentaje de cajas dañadas en un patrón de embalaje. La efectividad del enfoque propuesto se prueba utilizando un conjunto de instancias de referencia clásicas, obteniendo soluciones adecuadamente precisas en un corto tiempo computacional. El esquema resultante integra condiciones de problemas del mundo real y logra soluciones de estabilidad dinámica a un costo computacional aceptable; está programado en C++ en lugar de depender de herramientas de simulación propietarias.